Способ изготовления проволоки и ленты из нержавеющих сталей аустенитного класса

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

O ll N C A H H E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (щ 865939 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 290877 (21) 2520481/22-02 с присоединением заявки Ио (51}М К 3

С 21 D 9/52

Государственный комитет

ССС P оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.09.81. бюллетень М 35

Дата опубликования описания 23.09.81 (53}УДК 621 785.79(088.8) (72) Авторы изобретения

С. А. Терских, A. Н. Семавина, И1И. Кримчанабий

В.В. Стукалов и A.À. Соркина

Ъ

g» f (P ь .

Всесоюзный научно-исследовательски и институт метиэной промышленности и Белорецкий металлуфгичесКий комбинат (71) Заявители (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ И ЛЕНТЫ

ИЗ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ АУСТЕНИТНОГО

КЛАССА

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в сталепроволочном производстве при изготовлении пружинной проволоки и ленты иэ нержавеющих сталей аустенитного класса, например 12Х18Н9, 17Х18Н9, 08Х18Н10Т и т.п.

Важными характеристиками пружинных материалов являются их упругопрочностные свойства, определяемые пределами упругости и прочности.

Другой важной характеристикой,особенно для холоднодефермированной проволоки или ленты, является однородность упруго-,прочностных свойств по сечению и длине, которая определяет стабильность геометрических и нагрузочных параметров пружинных изделий после деформации в процессе придания им формы.

Высокие упругие свойства пружинной стали достигаются отпуском пружинных изделий после придания им формы, так как в результате деформации при формообразовании величина предела упругости стали снижается.

Известен способ изготовления проволоки из нержавеющих сталей аустенитного класса, предусматривающий термообработку проволочной эаготовки на аустенит и последующую деформацию волочением обычно со степенью более 75%. Содержание мартенсита при этом для ряда сталей достигает 50-60% и более. После этого производится отпуск в течение 0,2-24 ч для достижения упруго-прочностных свойств (1 ).

Известен также способ изготовления иэделий иэ нержавеющих аустенитных сталей, который предусматривает для повышения упругих свойств материала в виде проволоки или ленты термообработку на аустенит с образованием не менее 50% метастабильного аусте15 нита, холодную деформацию со степенью не менее 50% и отпуск при 200-700 С о либо перед, либо после придания формы изделия. В результате содержание мартенсита в стали должно составлять не менее 50% (2 ).

Недостатки известных способов состоят в том, что проволоки или лента имеют повышенный разброс упругопрочностных свойств, так как образование большого количества d.-фазы (более

50%) в процессе деформации происходит неоднородно по сечению и длине проволоки или ленты. Этому сапу ствует неоднородный характер распределе31) ния зональных остаточных напряжений

865939

d0

65 и микронапряжений, что обуслонлено колебанием химического состава стали, нестабильностью условий деформации (обычно волочением или прокаткой) вследствие износа инструмента, изменения условий трения, колебаний режима охлаждения и т.п. причем разброс механических свойств особенно велик при высоких степенях суммарной деформации, когда резко возрастает количество a(-фазы и скорость ее образования.

Кроме того, последующий отпуск при

200-700 С перед приданием формы пружинным изделиям, обеспечивая повышение предела упругости проволоки или ленты, увеличивает разброс упругопрочностных характеристик вследствие различной склонности и старению 4.-и

T-фаз.

Вместе с тем, при последующей деформации в процессе придания формы изделию, упругие свойства отпущенной проволоки или ленты снижаются.

Большой разброс упруго-прочностных характеристик проволоки приводит к неравномерной упругой отдаче в процессе навивки и, следовательно, снижает размерную точность и стабильность нагрузочных характеристик пружинных изделий. Это отрицательное влияние усугубляется возможностью образования мартенсита деформации.в процессе придания изделиям формы ввиду высокого уровня неоднородно распределенных макро- и микронапряжений. Применительно к сплющенной ленте, особенно тонких сечений (0,17-0,4х2,0-4,0 мм), наличие макрои микронапряжений обуславливает появление сабельности, волнистости, штопорности и других дефектов геометрии, затрудняющих, а н ряде случаен исключающих получение стабильных параметров пружинных изделий.

Неоднородность свойств проволоки или ленты в производстве пружин вызывает частую корректировку настройки навивочных автоматов, снижая их производительность.

Цель изобретения — повышение однородности механических свойств IIpo волоки или ленты (пределов прочности и упругости) и на этой основе стабильности геометрических и нагрузочных характеристик пружин.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления. проволоки (ленты) из нержавеющих сталей дитя пружин, подвергающихся после формообразования отпусКу для повышения прочностных и упругих свойств, включающему закалку заготовки и холодную цеформацию, холодную пластическую деформацию осуществляют со степенью, ограничивающей получение мартенсита в .стали ЗОЪ, а затем проволоку (ленту) подвергают кратковременному отпуску развернутой нитью

Зо

40 при температуре ниже температуры рекристаллиэации.

Сущность способа заключается н применении перед формообразованием пружинных изделий отпуска проволоки или ленты развернутой нитью (в потоке) при 350-600 С длительностью не более 3 мин. Необходимым условием получения достаточной стабильности свойстн является обеспечение минимального содержания мартенсита в проволоке или ленте.

Установлено, что при содержании в холоднотянутой проволоке мартенсита около ЗОЪ выход годных пружин изза нестабильности параметров становится ниже 50Ъ. Поэтому содержание мартенсита ЗОЪ принято предельным для предлагаемого способа.

Минимальное содержание мартенсита достигается термообработкой заготовки на стабильный аустенит путем нагрева обычно до 9501200оС с использованием ограниченной степени холодной деформации (преимущественно 60-80Ъ).

Такая обработка приводит к наиболее интенсивному упрочнению стали, а содержание мартенсита, например, у типичной стали аустенитного класса

12Х18Н9 не превышает обычно 10-15Ъ.

Применение стабилизирующего отпуска при 350-600 С обеспечивает уменьшение зональных остаточных напряжений и микронапряжений без существенного разупрочнения стали.

На чертеже приведено изменение пределов прочности Юв кгс/см (а) и упругостиТ кгс/мм (б), а также показателей йх однородности — дисперсии предела прочности S61,, ед. (в) и предела упругости 5,ед. г орое (r.) для проволоки диаметром 2,0 мм из стали 12Х18Н9 в зависимости от температуры отпуска Т С (д) развернутой нитью в расплаве свинца в течение 15 с.

Из приведенных данных видно, что дисперсия пределов прочности и упругости проволоки после отпуска по предлагаемому способу в интервале, 350-500 C снижается в 1,7-4,5 раза.

ОтпуСк в указанном интернале температур повышает и предел прочности проволоки. Это позволяет изготавливать проволоку с меньшими суммарными деформациями и получать требуемую прочность при пониженном содержании мартенсита.

В общем случае режим отпуска должен выбираться применительно к химическому составу стали, размерам проволоки или ленты и способу нагрева.

С учетом возможного легирования стали элементами, повышающими теплостойкость (Мо, У, Со и др), верхняя граница интервала отпуска принимается равной 600 С, но не превышающей температуру рекристаллиэации.

865939

Поточная обработка развернутой нитью является при этом наиболее эффективным средством, обеспечивающим однородность протекания этих процессов по длине и сечению проволоки или ленты. Длительность отпуска (не более 3 мин ).принята из условия поточности обработки на проходных термоагрегатах с применением различных сред, включая газовые, а также расплавы солей и металлов,например селитры, свинца и т,п. Вместе с тем, при отпуске более 3 мин в сталях аустенитного класса имеет мес-. то выделение вторичных карбидов,снижающих пластические свойства стали.

Способ пригоден для пружинных иэделий, подвергаемых отпуску после придания формы (обычно при 300400 С в течение 20-40 мин) для повышения упругих свойств.

Опытным путем изготавливают проволоку диаметром 2,0 мм иэ стали

12Х18НЭШ по предлагаемому способу и существующей технологии.. Из проволоки обоих вариантов изготавливают пружины сжатия тормозного клапана автомобилей ВАЭ и оценивают стабильность их геометрических и. нагрузочных характеристик.

Проволоку и пружины изготавливают следующим образом.

Термообработка на аустенит в обоих случаях включает нагрев до 1050 С и последующее охлаждение в воде.

По предлагаемому способу проводят кратковременный отпуск проволоки. в расплаве свинца развернутой нитью при

450ОС в течение 15 с, навивку пружин и их отпуск при 340 С в течение 38 мин.

По известному способу производят навивку пружин и их отпуск при 340 С в течение 30 глин.

В первом случае имело место волочение с деформацией 72,5Ъ, во втором — с деформацией 81%.

Стабильность характеристик пружин, оцениваемая по раэбросу (дисперсии) высоты, диаметра и усилия пружин, в

1,8-2,5 раза выше у проволоки, изготовленной согласно предлагаемому способу.

Предлагаемый способ может быть осуществлен на существующем оборудовании и позволяет повысить производительность навивочного оборудования и уменьшить Отбраковку при формировании геометрии пружинных изделий.

Способ позволяет корректировать предел прочности холоднодеформированной проволоки или ленты в зависимости от температуры отпуска, что повышает технологичность процесса изготовления. Кроме того, он обеспечивает воэможность нанесения антифрикционного покрытия в виде оксидирования, фосфатирования и т.п. за одну операцию с отпуском.

Формула изобретения

Способ изготовления проволоки и ленты иэ нержавеющих сталей аустенитg5 ного класса, преимущественно,цля пружин, подвергающихся после формообразования отпуску, включающий закалку(з аготовки), холодную деформацию и отпуск, отличающийся тем, что, с целью

0 повышения стабильности геометрических и нагрузочных характеристик пружин эа счет повышения однородности меха. нических свойств стали, холодную пластическую деформацию осуществляют со степенью, ограничивающей получение мартенсита в стали 30%, а затем проволоку (ленту) подвергают кратковременному отпуску раэьернутой нитью при температуре ниже температуры рекристаллиэации.

40 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Колпашников A.È. и др. Высокопрочная нержавеющая проволока. М., "Металлургия", 1971, с.60165-167.

4 2.Патент Ывейцарии 9 336423, кл. 18 С, 7/02, 1954.

865939

О

ЯО

Составитель А.Денисова

Редактор И.Николайчук Техред 3. Фанта Корректор M . .Демчик

Заказ 7993/40 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4